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7/27/2019 EDAFOLOGÍA - REMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS 2

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Remediación de suelos Edafología

Universidad César Vallejo – Lima Este Página 1

CURSO:EDAFOLOGÍA Y CONTAMINACIÓN DE SUELOS.

TEMA:TÉNICAS DE REMEDIACIÓN DE SUELOS.

INTEGRANTES:

PEÑA FERNANDEZ, DAVID JHONATAN. SILVA TUESTA, SOLANGE DEL PILAR CANDELA SALVATIERRA, DAYAL TELLES QUIROZ ,SELENE

DOCENTE:OMAR VAEQUEZ.

CICLO:IV

LIMA - 2012





Índice

INTRODUCCIÓN..................................................................................................................... 5

Capítulo I ............................................................................................................................... 7

Antecedentes. ........................................................................................................................... 8

Objetivo General.................................................................................................................... 10

Objetivos específicos............................................................................................................. 10

Importancia.............................................................................................................................. 11

Glosario de términos.............................................................................................................. 11

Capítulo II............................................................................................................................ 15

Las estrategias de remediación. ...................................................................................... 16

In situ. ............................................................................................................................. 16

Ex situ. ............................................................................................................................ 16

Tipos de tratamientos. ........................................................................................................... 17

1. Remediación Biológica.................................................................................................. 17

1.1 Biorremediación....................................................................................................... 17

1.2 Fitorremediación.......................................................................................................... 18

1.3 Contaminación por hidrocarburos del petróleo....................................................... 20

1.4 Recuperación de suelos contaminados ................................................................... 20

1.5 Biorremediación con queroseno ................................................................................ 21

1.6 Fitorremediación con queroseno ............................................................................... 22

2. Tecnologías de remediación fisicoquímicas............................................................... 23

2.1 La atenuación natural controlada .......................................................................... 24

2.2 Las barreras reactivas permeables ...................................................................... 26

2.3 La extracción de vapores del suelo y la aireación del suelo ............................ 29

2.4 Flushing in situ......................................................................................................... 31

2.5 La oxidación química.............................................................................................. 31





2.6 La electro descontaminación. ................................................................................ 32

2.7 La fracturación......................................................................................................... 34

3. Tecnologías de remediación térmicas. ........................................................................ 35

3.1 Desorción térmica (DT)........................................................................................... 36

3.2 Incineración.............................................................................................................. 37

3.3 Vitrificación............................................................................................................... 38

3.4 Pirólisis.......................................................................................................................... 38

Capítulo III........................................................................................................................... 42

Capítulo IV.......................................................................................................................... 54

RESULTADOS....................................................................................................................... 55

Capítulo V............................................................................................................................ 56

5. Conclusiones. .................................................................................................................. 57

Capítulo VI.......................................................................................................................... 58

Recomendaciones. ................................................................................................................ 59

BIBLIOGRAFIA....................................................................................................................... 60

ANEXOS.................................................................................................................................. 61





INTRODUCCIÓN.

La utilización del suelo como medio físico ecológico para el abandono de residuosindustriales, con la creencia de que la matriz solida constitutiva de este medio es unremedio suficiente parainmovilizar los contaminantes, ha sido una prácticageneralizada en el pasado reciente. Ello, unido a los vertidos accidentales, a lasfugas de depósitos soterrados o a la deposición extensiva de contaminantesatmosférico, ha hecho del suelo un importante medio receptor de contaminantes.

Los contaminantes en el medio edáfico, si bien pueden presentar ciertaprobabilidad de retención en la fase sólida, también es cierto que existenmecanismos de movilización (lixiviado, volatilización, incorporación a los coloidesdel suelo ,arrastre por las corrientes superficiales y por la erosión, bioacumulaciónen organismos vivo, etc.) que transfieren la contaminación a otros mediosnaturales. Es pues del todo conveniente el suelo contaminado por medio de laaplicación de técnicas adecuadas. A continuación se van a describir algunas de las

técnicas de remediación aplicables a distintos tipos de suelos ya diferentestipologías de contaminación, circunscribiéndose a situaciones de contaminaciónlocalizada y no a los episodios de contaminación extensiva.

Existen diferentes técnicas y metodologías de aplicación que pueden utilizarse pararecuperar suelos contaminados. Para dilucidar cuál es la mejor opción deaplicación, antes se ha de realizar sobre el terreno un estudio detallado de lasituación y las características de la contaminación y el entorno, y se ha de predecir

cómo pueden evolucionar los contaminantes en la zona donde se ha producido elepisodio de contaminación.

En primer lugar se realiza un análisis del terreno, obteniendo datos pedológicos,hidrológicos, geológicos y también climatológicos. Se debe estimar la extensión de lazona contaminada, tanto en lo que respecta al área contaminada (difusa olocalizada) como a su profundidad (superficial o profunda, con afectación o no deacuíferos subterráneos).





Otra parte del estudio inicial debe emplearse en la identificación de loscontaminantes, en su naturaleza química y su especiación. Con ello será posiblerecabar las constantes fisicoquímicas de los contaminantes. Se deberá tratar deestimar cómo está distribuido entre las distintas fases: si está sorbido en las fases

minerales o en las orgánicas, disuelto en la disolución del suelo, formandoprecipitados, etc. Para ello resultara relevante disponer de datos fisicoquímicos dela naturaleza del suelo: porosidad, contenido en materia orgánica, granulometría dela fase solida mineral, grado de humedad, pH, potencial redox, etc. Todo ellopermitirá la extensión de la contaminación y estimar la evolución que pueden sufrir los contaminantes con el tiempo.

Una vez realizado el análisis y la evaluación de la zona contaminada, se escogerála técnica apropiada de remediación. También se indicara la metodología en quedebe aplicarse la técnica que se ha elegido.





Capítulo I





Antecedentes.

Contaminación de suelos

El suelo puede definirse como aquel material no consolidado compuesto por partículas inorgánicas, materia orgánica, agua, aire y organismos,que comprende lacapa superior de la superficie terrestre hasta diferentes niveles de profundidad;mientras que un suelo contaminado es aquel donde se encuentran presentes uno omás materiales peligrosos y/o residuos de toda índole y que pueden constituir unriesgos para el ambiente y la salud (Medina,2001).

Fuentes de contaminación:

Actualmente es por todo conocido que la contaminación de suelos y cuerpos deagua es provocada por diversas actividades antropogénicas, algunas de estas son:

Minería: Más de cuatrocientos años de actividades mineras, en muchos casosinterrumpidas, han dejado tras de sí montañas de residuos mineros conteniendodiversos materiales potencialmente toxico, a los cuales se exponen las poblaciones,la flora y la fauna a través del suelos, aire o de las aguas contaminadas.

Explotación de petróleo:

La Libertad – Setiembre 11Tres hectáreas de sembríos del caserío de Plazapampa, en la provincia deOtuzco (La Libertad), entre los kilómetros 55 y 56 de la carretera a la sierra deLa Libertad fueron contaminadas por un camión cisterna cargado decombustible perteneciente a la compañía Prímax ; la cual, abastece de

petróleo al Proyecto Minero Lagunas Norte de la empresa mineraBarrickMisquichilca. La empresa Primax removió la tierra afectada, perolugareños señalaron que esto no es suficiente pues el petróleo filtró hasta lacapa interna del suelo y llegó al río Moche, por lo cual, hasta cinco vallesestarían afectados.





Perú: Dos mil metros de bosques afectados por derrame de petróleo en Trompeteros

Más de dos mil metros cuadrados de bosque húmedo resultaron afectadospor un derrame de más de 200 barriles de petróleo, registrado el pasado 26

de junio cerca a la comunidad de San Cristóbal, ubicada en el distrito deTrompeteros, provincia de Loreto.El derrame fue causado por una fisura en el ducto que transporta el crudo depetróleo, justo en la parte de acople de los tubos. Esta situación motivó que eltramo de la tubería que se encontraba en mal estado, unos 10 metros, seareemplazado.

Actividades Agrícolas: el empleo de agroquímicos en las actividadesagropecuarias, frecuentemente mediante prácticas inadecuadas, constituyeuna de las formas de contaminación másimportantes, que impactan no sololos suelos de áreas en donde se aplican sino que llegan a través de los ríoshasta las zonas costeras afectando las especies marinas. La aplicación deplaguicidas genera conflictos sociales por el elevado número de trabajadoresdel campo intoxicados por estos productos,con un alto índice de mortalidad,así como también por la sospecha de efectos adversos sobre la salud de lascomunidades vecinas,la flora y la fauna(Garbisu y Alkorta,2001;Medina,Porta,1994)

Actividades industriales: La producción de bienes de consumo a lo largo yancho del territorio nacional ha generado importantes focos decontaminación, en primer término por la falta de conciencia ecología queprevaleció por muchos años y en segundo por el manejo inadecuado de

materiales y todo tipo de residuos,lo cual presenta un serio problema enaquellos lugares donde se desarrollan estas actividades.

http://servindi.org/actualidad/67740

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Objetivo General.

Conocer el uso de diferentes tecnologías para la remediación de suelos

contaminados con compuestos orgánicos e inorgánicos, así como su eficiencia enla remoción y/o estabilización de metales del suelo, con el fin de generar información para la toma de decisiones en materia de remediación de suelos.

Objetivos específicos.

Aprender a seleccionar un sitio de estudio, en base al tipo de

contaminantes y a la disponibilidad de muestras de suelos.Seleccionar tecnologías factibles para el tratamiento, en función de lascaracterísticas geográficas y climatológicas del sitio de estudio, así comodel tipo de contaminantes y su concentración.Realizar pruebas de las diferentes tecnologías de remediación (biológicas yfisicoquímicas) a nivel laboratorio, para la remoción o estabilización demetales en un tipo de suelo contaminado.Determinar las condiciones más eficientes de las tecnologíasseleccionadas, en función del tiempo y magnitud de la remoción oestabilización de los metales a nivel laboratorio, así como de los nivelesecotóxicos finales.

Determinar la factibilidad técnica y económica de los tratamientospropuestos.Evaluar la viabilidad de las tecnologías seleccionadas para la recuperaciónde metales con valor económico.Seleccionar el sistema de remediación más eficiente técnica yeconómicamente, para su evaluación en la remediación de diferentes tiposde suelos contaminados con metales y para su verificación a una mayor escala.





Importancia.

Su importancia radica en que se detectan problemas de contaminación delsuelo, del subsuelo y agua subterránea, así como su origen y fuentesgeneradoras de infiltración.

A su vez, la caracterización permite desarrollar sistemas de restauraciónbasados en el escenario de riesgo existente y optimiza la inversión al diseñar sistemas de restauración, basados en el nivel de prioridad real.

Glosario de términos.

Tecnologías In situ. Son las aplicaciones en las que el suelo contaminadoes tratado, o bien, los contaminantes son removidos del suelocontaminado, sin necesidad de excavar el sitio. Es decir, se realizan en elmismo sito en donde se encuentra la contaminación.

Tecnologías ex situ. La realización de este tipo de tecnologías, requierede excavación, dragado o cualquier otro proceso para remover el suelocontaminado antes de su tratamiento que puede realizarse en el mismo

sitio (onsite) o fuera de él (off site).

Técnicas de Ingeniería: involucran procesos físicos, químicos ymecánicos, a través de tratamientos ex situ (excavación, transporte eincineración) e in situ tales como el bombeo y tratamiento, extracción convapor y lavado químico.

Técnicas de biorremediación: Son aquellas que se basan en procesosnaturales y utilizan organismos vivos (plantas, hongos, bacterias, etc.) paradegradar, transformar o remover compuestos orgánicos tóxicos a productosmetabólicos inocuos o menos tóxicos.

Atenuación natural. Es una de las técnicas de biorremediación. Laatenuación natural es la reducción de las concentraciones del contaminante

en el ambiente con los procesos biológicos, los fenómenos físicos(advección, dispersión, dilución, difusión, volatilización, sorción/desorción) y





las reacciones químicas (intercambio iónico, complejización, transformaciónabiótica) embargo, pueden sufrir procesos tales como volatilización,fotoxidación, oxidación química, bioacumulación y adsorción en la matrizdel suelo.

Bioaumentación: Consiste en la adición de microorganismos vivos, quetengan la capacidad para degradar el contaminante en cuestión, parapromover su biodegradación o su biotransformación. Esta tecnología seutiliza cuando se requiere el tratamiento inmediato de un sitio contaminado,o cuando la microflora autóctona es insuficiente en número o capacidaddegradadora.

Biodegradación: consiste en un conjunto de técnicas cuyo fin es estimular la degradación de contaminantes. Agrupa a una serie de prácticas queutilizan procesos naturales de biodegradación de contaminantes, y buscanacelerar y/o potenciar dichos procesos. A este conjunto de prácticas lasdenominamos biorremediación asistida.

Bioestimulación: utiliza la circulación de soluciones acuosas (quecontengan nutrientes y/u oxígeno) a través del suelo contaminado, paraestimular la actividad de los microorganismos autóctonos, y mejorar así labiodegradación de contaminantes orgánicos o bien, la inmovilización decontaminantes inorgánicos in situ.

Biolabranza: mediante este proceso la superficie del suelo contaminado es

tratándolo en el mismo sitio por medio del arado. El suelo contaminado semezcla con agentes de volumen y nutrientes, y se remueve periódicamentepara favorecer su aireación. Las condiciones del suelo (pH, temperatura,aireación) se controlan para optimizar la velocidad de degradación ygeneralmente se incorporan cubiertas u otros métodos para el control delixiviados.

Biorreactores: pueden usarse para tratar suelos heterogéneos y pocopermeables, o cuando es necesario disminuir el tiempo de tratamiento, ya





que es posible combinar controlada y eficientemente, procesos químicos,físicos y biológicos, que mejoren y aceleren la biodegradación (Reiser-Roberts, 1998).

Biorremediación: Es el proceso de aceleración de la tasa de degradaciónnatural de HC por la acción de microorganismos, por adición de fertilizantespara provisión de Nitrógeno y Fósforo (Ercoli, y Gálvez, 2001). El procesode degradación requiere control de variables operacionales tales comonutrientes, humedad y oxígeno.

Biorremediación asistida: conjunto de prácticas que utilizan los

conceptos generales de los procesos naturales de biodegradación decontaminantes, y buscan acelerar y/o potenciar dichos procesos. Dentro deella incluimos la bioaumentación (adición de microorganismos específicoscapaces de degradar), la bioestimulación (adición de nutrientes) y lafitorremediación (utilización de plantas.

Bioventeo: es una tecnología relativamente nueva, cuyo objetivo es

estimular la biodegradación natural de cualquier compuesto biodegradableen condiciones aerobias. El aire se suministra en el sitio contaminado através de pozos de extracción, por movimiento forzado (extracción oinyección), con bajas velocidades de flujo, con el fin de proveer solamenteel oxígeno necesario para sostener la actividad de los microorganismosdegradadores (Van Deuren y col., 1997).

Fitorremediación: es un proceso que utiliza plantas para remover,transferir, estabilizar, concentrar y/o destruir contaminantes (orgánicos einorgánicos) en suelos, lodos y sedimentos, y puede aplicarse tanto in situcomo ex situ. Los mecanismos de fitorremediación incluyen larizodegradación, la fito-extracción, la fitodegradación y la fitoestabilización.

Inoculación: Práctica de agregado de cultivos microbianos activos.LandFarming: técnica de tratamiento ex-situ que consiste en extender elcontaminante en una superficie debidamente acondicionada y en la cual se





suministra nutrientes y se dan condiciones de aireación y humedadapropiadas.

Recalcitrantes: Compuestos químicos difíciles de degradar.

Tasa de degradación: cantidad de material contaminante degradado por unidad de superficie y de tiempo.

Fitoestabilización : involucra el uso de plantas para contener o inmovilizar contaminantes en el suelo (absorción y acumulación por parte de lasraíces, la adsorción hacia las superficies de la raíz, o precipitación dentro

de la zona de la raíz).

Fitodegradación (fitotransformación o degradación directa): involucra elrompimiento de la estructura de los contaminantes ya sea internamente, através de los procesos metabólicos, o externamente, a través de laliberación de enzimas producidas por la planta en el suelo.

Fitovolatilización: captación y transpiración de un contaminante por partede la planta con posterior liberación a la atmósfera.

Fitoacumulación o fitoextracción es el uso de plantas para limpiar contaminantes a través de su acumulación en tejidos cosechables.

Rizorremediación (rizodegradación, biodegradación de la rizósfera, y

biodegradación asistida de la planta): destrucción de los contaminantes enel suelo como resultado de actividad microbiana que se refuerza en lapresencia de la rizósfera.





Capítulo II(Marco teórico)





Las técnicas de remediación se pueden clasificar de distintas manera, pero teniendoen consideración los siguientes puntos: primero las distintas estrategias deremediación, el segundo punto a considerar es el lugar donde se va desarrollar laremediación, y finalmente el tipo de tratamiento de remediación.

Las estrategias de remediación.

Existen básicamente tres distintas estrategias que pueden ser usadas de formaseparada o también en conjunto; estas son:

La destrucción o modificación de los contaminantes. Se usa buscando alterar

la estructura química del contaminante. La extracción o separación. Los contaminantes se extraen o separan del

medio contaminado; esto aprovechando las propiedades físicas o químicasde los contaminantes, como son: la volatilización, la solubilidad, la cargaeléctrica, etc.

El aislamiento o inmovilización de los contaminantes. Se busca estabilizar,solidificar o juntar los contaminantes; todo esto con el uso de métodos físicoso químicos.

El lugar d e la realización del pro ceso d e remediación.

En cuanto al lugar se puede distinguir tres; aunque, solo dos son los másconocidos, tenemos a los siguientes:

In situ. “Son las aplicaciones en las que el suelo contaminado es tratado, o

bien, los contaminantes son removidos del suelo contaminado, sin necesidad

de excavar el sito donde se encuentra la contaminación.” (Volke, y Velasco,2002, p. 28).

Ex situ. El tratamiento se realiza en un lugar diferente al lugar en que seencuentra el residuo. “La realización de este tipo de tecnologías, requiere de

excavación, dragado o cualquier otro proceso para remover el suelocontaminado antes de su tratamiento que puede realizars e en el mismo sitio”

(Volke, y Velasco, 2002, p. 28).





Cuadro comparativo de ventajas y desventajas In situ y Ex situ.

En planta. El tratamiento se realiza en una planta de tratamiento de residuos

especiales.

Tipos de tratamientos.

, posiblemente el tipo de tratamiento a realizar va ser muy importante, sinmenospreciar el lugar de tratamiento y las estrategias a desarrollar; entre los tiposde tratamiento tenemos:

1. Remediación Biológica.

1.1 Biorremediación.

Los microorganismos son los principales descomponedores delecosistema, actividad que existió naturalmente enel ambiente conanterioridad a la disposición de xenobióticos en él, por loque losprocesos de degradación han sido tradicionalmente utilizados con





aplicaciones ambientales. Un ejemplo de ello es el tratamiento debarros activados que aprovechan la capacidad degradativa de losmicroorganismos.

Los microorganismos participantes son principalmente bacterias, y enmenor medida, hongos nativos y algas. Estos son capaces de degradar una amplia variedad de sustratos orgánicos que además se encuentranpresentes en casi todas las superficies materiales.Muchos contaminantes tienen estructuras similares a las presentes encompuestos naturales, por ello son fácilmente degradados por losmicroorganismos del suelo y del agua. Sin embargo, existen otros

compuestos con estructuras o sustituyentes más complejos, que sondifícilmente catolizados (dado que se acumulan y persisten en lanaturaleza).

A los microorganismos que viven en el suelo y las aguas superficiales,subsuperficiales y profundas (lugares donde es aplicable este tipo detratamiento), les gusta comer ciertas sustancias químicas dañinas

como las que se encuentran en derrames de gasolina y petróleo.Cuando esta digestión es total, estas sustancias químicas seconvierten en agua y gases como CO2.

Para evitar que los microbios puedan eliminar las sustancias químicasdañinas, el suelo y las aguas deben tener la temperatura, los nutrientes(fertilizantes) y la capacidad de oxígeno apropiados. Esas condiciones

permiten que los microbios crezcan y se multipliquen y consuman mássustancias químicas. Cuando las condiciones no son las adecuadas,los microbios crezcan muy despacio o mueren. Incluso pueden crear sustancias químicas más dañinas; para que todo esto no ocurra, sedeben controlar las condiciones del sito. También puede ser necesarioagregar población microbiana multiplicada in vitro.

1.2 Fitorremediación.





El término rizosfera fue usado primeramente por Hiltner en 1904asignando la siguiente definición: "Es el volumen de suelo que recibeinfluencia de la raíz". Esta delgada capa de suelo ha sido estudiadaintensamente en los últimos años; el principal aporte es reconocer a la

rizosfera como un complejo ejemplo de equilibrio ecológico que seestablece entre la flora microbiana y las raíces de las plantas gracias alas relaciones biológicas de tipo sinérgico o comensalismo. Lacomposición inorgánica del suelo también influye sobre la planta y laflora microbiana. Del tipo de suelo dependen el contenido de humedady la aireación, que a su vez influyen notablemente en la colonizaciónmicrobiana. El equilibrio ecológico manifiesto en la rizosfera

corresponde a un equilibrio de los ciclos geobiológicos en esta zona. Apartir de los avances en el conocimiento del funcionamiento de larizosfera se ha visto la necesidad de dividir este espacio enendorizosfera y ectorizosfera dependiendo de la capacidad invasiva dela flora microbiana: si coloniza sólo la superficie de la raíz, conocidacomo rizoplano, pertenece a la ectorizosfera y si invade las células delas capas más superficiales de la raíz corresponde a la zona conocida

como endorizosfera.Este fenómeno es muy interesante en ecología y muestra la capacidadinvasiva de los microorganismos a la raíz. El ejemplo máximo alrespecto son las asociaciones conocidas como micorrizas, unmaravilloso caso de interacción biológica positiva planta-microorganismo que no se aborda en este artículo.

Lynch1 ha descrito el medio ambiente rizosférico como una trinidad deentidades en interacción en la que intervienen la planta, losmicroorganismos y el suelo en una compleja interacción de beneficiosmutuos en la parte biótica y una definida intervención de la parteabiótica de la trinidad que es el suelo. Un ejemplo de esta interacciónse da cuando la raíz exuda azúcares como monómeros opolisacáridos, aminoácidos y ácidos orgánicos que son aprovechadospor las poblaciones microbianas. Los microorganismos rizosféricostienen también efecto sobre el crecimiento de las plantas: incrementan





el reciclo y la solubilización de nutrientes minerales, aportan por síntesis vitaminas, aminoácidos, auxinas, citoquininas y giberelinas queestimulan el crecimiento de la planta.

1.3 Contaminación por hidrocarburos del petróleo.

Las propiedades físicas del suelo se ven muy afectadas por lacontaminación con hidrocarburos: al aglutinarse las partículas del suelose generan estructuras más gruesas que cubren la superficie de laspartículas y el espacio poroso y afectan la aireación del suelo. Lapelícula que cubre las partículas es hidrófoba y disminuye la retenciónde agua. Por otro lado el contenido de materia orgánica.Es fácilimaginar el terrible impacto que la contaminación de hidrocarburos delpetróleo puede presentar en el equilibrio ecológico de la rizosfera:cuando las concentraciones son tóxicas, los hidrocarburos del petróleoinhiben la masofauna del suelo; en casos de toxicidad aguda, se inhibela germinación y el rebrote de meristemos y la elongación radicular disminuye, así como el contenido de clorofila y la fotosíntesis. Noobstante, se ha observado que a bajas concentraciones, loshidrocarburos estimulan el crecimiento de los vegetales.

1.4 Recuperación de suelos contaminados

La fitorremediación se refiere al uso de las plantas con capacidad pararemover los contaminantes y con resistencia para crecer en sueloscontaminados con hidrocarburos. Estas plantas son capaces defitodegradar y estimular a poblaciones de microorganismos en lossistemas rizosféricos. Existe un gran número de este tipo de plantas yagrupan especialmente una buena cantidad de pastos.Se ha demostrado que las plantas pueden metabolizar o inmovilizar hidrocarburos del petróleo por medio de numerosos procesos. Por otrolado, el metabolismo de hidrocarburos aromáticos en plantas eslimitado. Concentraciones altas de contaminación también puedenafectar la exudación de la raíz de azúcares, los factores de crecimiento





y los ácidos orgánicos con el consiguiente rompimiento del equilibriorizosférico, la disminución de microorganismos totales (hongos ybacterias), así como bacterias asimiladoras de nitrógeno y fijadores denitrógeno atmosférico. En condiciones de contaminación con

hidrocarburos en concentración de baja toxicidad, el sistema rizosféricoproporciona condiciones nutricionales y de aeración favorables para elaumento de las poblaciones y la diversidad de la flora. Estaspoblaciones tienen capacidad de biodegradar los hidrocarburos delpetróleo por oxidación metabólica o por co-oxidación. En variosestudios de las poblaciones microbianas existentes en sueloscontaminados con hidrocarburos de petróleo se ha encontrado un alto

porcentaje de bacterias libres fijadoras de nitrógeno2.

1.5 Biorremediación con queroseno

El queroseno puede ser liberado al suelo por derrames y por infiltraciones de tanques de almacenamiento subterráneos. Los efectosdel queroseno en la microflora del suelo pueden reducir la poblaciónpero no inhiben la actividad metabólica de la flora en la zonacontaminada. La flora microbiana degrada preferentemente la fracciónparafínica y con menos intensidad la no parafínica, o sea estructurascíclicas y aromáticas. Muchos microorganismos pueden producir emulsificantes cuando están en contacto con los hidrocarburos: cuandoel área de superficie disminuye, la biomasa se incrementa en formaexponencial. La capacidad degradativa de la flora microbiana de la

zona rizosférica puede ser empleada en la biorremediación de sueloscomo una tecnología atractiva por su bajo costo. Las técnicas debiorremediación que usan microorganismos pueden combinarse con eluso de plantas, que dan lugar a la fitorremediación; según la factibilidadde la eliminación del contaminante se han descrito varios aspectos dela fitorremediación: fitoextracción, que consiste en la concentración delos contaminantes en los tejidos de la planta siguiendo la degradación

biótica o abiótica, por la volatilización o transpiración hasta la atmósferapor vía del follaje o la inmovilización en la zona de la raíz.





1.6 Fitorremediación con queroseno

Hasta ahora se han presentado las atractivas posibilidades derecuperación de suelos contaminados por las técnicas denominadascomo biorremediación, y entre éstas la fitorremediación que estableceel empleo de las plantas y la flora microbiana en la zona rizosférica. Enestudios de fitorremediación en suelos contaminados con queroseno(5000 ppm) y en cultivos con gramíneas, se encontró un predominio debacterias libres fijadoras de nitrógeno. Ante esta situación, la primerapregunta que surge es, ¿cuál es el papel de estas bacterias libresfijadoras de nitrógeno?Se realizó un estudio para conocer la capacidad fisiológica ybioquímica de estos microorganismos para degradar el queroseno yestudiar el papel de los hidrocarburos del queroseno como fuente decarbono y energía para mantener la fijación de nitrógeno molecular dela flora predominante. Se aisló un cultivo mixto denominado 11K concapacidad para remover el queroseno en un 70%. De este cultivo mixtose aislaron tres cultivos predominantes: el denominado 11KMO concapacidad de degradar al queroseno con un 78%, y el cultivo 11KPcon una capacidad de remoción del 62%; el tercero, 11KMT, degradósólo al 30%. Se identificó posteriormente la capa 11KMO como Azotobactarnigricans y la capa 11KMT como Derxiagummosa. La capa11KMT no pudo ser identificada pero se aislaron varios cultivos,denominados CS, CB, CAM y CANA. El cultivo CS fue identificado

como Azomonas con capacidad para fijar nitrógeno atmosférico ydegradar el queroseno en cantidades siempre menores que elconsorcio. Los cultivos constituyentes del consorcio mostraroncapacidad para degradar el queroseno y los hidrocarburos linealescomo el dodecano; en el ensayo de hidrocarburos aromáticos como elxileno, sólo pudo ser degradado por las capas CS y CB; la capa CAMsólo degradó hidrocarburos lineales y el cultivo CANA no tiene

capacidad por sí solo para crecer con queroseno, xileno o dodecanopero forma parte del consorcio aislado de la rizosfera. Todos los





microorganismos ensayados son capaces de sostener la fijación denitrógeno atmosférico por la degradación de queroseno, dodecano oxilenos. Dentro de la complejidad de la rizosfera es muy difícil asignar un papel a la flora microbiana en los procesos de fitorremediación y

más difícil aún atribuir una capacidad definida de remoción de loscontaminantes a uno de los géneros. Para conocer la capacidaddegradativa de los microorganismos rizosféricos en los procesos defitorremediación es necesario aislarlos y estudiar su capacidaddegradativa y de fijación de nitrógeno atmosférico en cultivos puros.Por otro lado, no se posee la experiencia para asegurar que lacapacidad degradativa mostrada en los ensayos de degradación de

contaminantes por los cultivos puros sea la misma que se pudierapresentar en la complejidad de la rizosfera. Sin embargo, es posibleseleccionar capas o cultivos con alta capacidad degradativa para ser utilizados como inoculo a suelos contaminados y esperar suimplantación y equilibrio ecológico con la flora rizosférica nativa. Enbiotecnología ambiental esta situación es conocida como un procesode bio-aumentación. Se ha tratado de dar a conocer el fino equilibro

ecológico que mantiene la vegetación en nuestro planeta a través de lazona rizosférica, cómo puede ser afectada y cómo puede responder ante la contaminación ambiental. El estudio de la biología de larizosfera es un tema de amplia y constante investigación y continúa laesperanza de contar con procesos de fitorremediación con mayor control y efectividad en un futuro cercano.

2. Tecnologías de remediación fisicoquímicas.

Como ya se mencionó, los tratamientos fisicoquímicos aprovechan laspropiedades físicas y/o químicas de los contaminantes o del medio

contaminado para destruir, separar o contener la contaminación.





Este tipo de tecnologías generalmente son efectivas en cuanto a costos ypueden concluirse en periodos cortos, en comparación con las tecnologías deBiorremediación. Sin embargo, los costos pueden incrementarse cuando seutilizan técnicas de separación en las que los contaminantes pueden requerir

de tratamiento o disposición (Van Deuren et al. 1997). Mientras que lastecnologías de Biorremediación son principalmente métodos destructivos, lasfisicoquímicas incluyen las tres estrategias básicas de acción sobre elcontaminante (destrucción, separación e inmovilización). Al igual que el resto de las tecnologías de remediación, las fisicoquímicaspueden realizarse in situ o ex situ. Sin embargo, la mayoría de estastecnologías se aplican in situ. Entre las tecnologías fisicoquímicas para

tratamiento in situ, se encuentra la remediación electrocinética (RE), el lavadode suelos (LS), la extracción por solventes (ES), la extracción de vapores (EV)y la solidificación/estabilización (S/E).

2.1 La atenuación natural controlada

Se basa en el aprovechamiento y potenciación los procesos naturales para

eliminar o reducir la contaminación en los suelos y las aguas subterráneas. Laatenuación natural tiene lugar en la mayoría de las áreas contaminadas, peropara que se produzca a ritmo suficiente como para que se pueda considerar un mecanismo efectivo de descontaminación deben darse las condicionesadecuadas en el subsuelo para que se produzca la descontaminación deforma efectiva. De no ser así, la eliminación de la contaminación no será ni losuficientemente rápida ni completa. Los científicos supervisan o verifican laexistencia de esas condiciones para asegurarse de que funciona laatenuación natural. A eso se le denomina atenuación natural controlada oMNA (por sus siglas en inglés).

Cuando el medio ambiente se halla contaminado con sustancias químicas, lanaturaleza las elimina por cuatro vías:





1. Acción bacteriana : las bacterias que viven en el suelo y en las aguassubterráneas utilizan algunas sustancias químicas como alimento. Cuando lassustancias químicas están completamente digeridas, las transforman en aguay en gases inofensivos:

Bacterias atrapando sustanciasQuímicas contaminantes (en marrón)

para su alimentación.

2. Sorción : Las sustancias químicas se pegan o sorben al suelo, que lasfija al lugar. De ese modo no se eliminan las sustancias químicas pero sí seimpide que contaminen las aguas subterráneas y que escapen del lugar, almenos mientras las condiciones físico-químicas del suelo permanezcanestables.

Sorción de contaminante(marrón) por el suelo.

3. Mezcla y dilución: Al pasar las aguas subterráneas a través del suelo, lacontaminación se puede mezclar con el agua limpia. De ese modo se diluye lacontaminación.

Efecto de dilución deContaminante (marrón) por efectodel

flujo de aguas subterráneas.





4. Evaporación: Algunas sustancias químicas, como el petróleo y lossolventes, se evaporan, lo que significa que se convierten de líquidos a gasesdentro del suelo. Además, si esos gases escapan al aire en la superficie del

terreno, la luz del sol puede destruirlos.

Evaporación ydescomposición de

contaminantepor efecto del calor solar.

La MNA funciona con mayor eficacia en los sitios donde se ha eliminadopreviamente la fuente de contaminación. Con posterioridad, los procesosnaturales se deshacen de la pequeña cantidad de contaminación que quedaen el suelo y en las aguas subterráneas. El suelo y las aguas subterráneas seexaminan con regularidad para garantizar que hayan quedado limpios.

Según el área, la MNA puede dar los mismos resultados, con casi la mismarapidez, que otros métodos. Dado que la MNA se realiza bajo tierra, no esnecesario excavar ni construir. Por ende, no hay que eliminar desechossoterrándolos, afectando menos al medio ambiente. Asimismo, permite a lostrabajadores evitar el contacto con la contaminación. La MNA requiere menosequipamiento y trabajo que la mayoría de los otros métodos y por lo tantoresulta más económica. Puede que la supervisión durante años sea costosa,

pero el costo sigue siendo menor que el de otros métodos. La MNA es elúnico método de descontaminación que se usa en algunos sitios Superfund(USA) donde hay contaminación de las aguas subterráneas. En más de 60sitios donde las aguas subterráneas están contaminadas, la MNA es sólo unmétodo más entre los que se usan. La MNA también se emplea en derramesde petróleo y gasolina de los tanques.

2.2 Las barreras reactivas permeables





Son similares a algunas de las utilizadas para el aislamiento que ya hemosvisto con anterioridad, solo que, a diferencia de éstas, las BRP se instalandonde se ha identificado un flujo de aguas subterráneas contaminadas, parasu depuración. Las BRP se construyen cavando una zanja larga y estrecha en

el camino de las aguas subterráneas contaminadas. La zanja se llena dematerial reactivo capaz de eliminar las sustancias químicas dañinas.

Representación esquemática de una barrera reactivaPermeable interceptando

una pluma de contaminación.Entre los materiales reactivos más corrientes que pueden emplearse están elhierro, la caliza y el carbono, activado o no. Los materiales reactivos semezclan con arena para facilitar que el agua fluya a través de la barrera, enlugar de alrededor de ella. En algunos sitios, la barrera es parte de un embudoque dirige las aguas subterráneas contaminadas hacia la parte reactiva de lapared, disposición que recibe en inglés el nombre de “ funnel and gate ”.La

zanja o el embudo relleno se cubren con tierra, por lo que no resulta visible enla superficie.

Sistema de “ funnel and gate ”

en una barrera reactivapermeable (verde enla

figura). Las flechas mayoresindican el sentido general de





flujo del acuífero en el quese localiza la pluma de aguas contaminadas (enmarrón).El material que se emplea para construir la barrera depende del tipo decontaminante que se encuentre en las aguas subterráneas. Diferentes

materiales eliminan la contaminación empleando distintos métodos:

Atrapando o sorbiendo las sustancias químicas en su superficie. Por ejemplo, el carbono tiene una superficie a la que se sorben lassustancias químicas cuando las aguas subterráneas lo atraviesanPrecipitando las sustancias químicas disueltas en el agua. Por ejemplo,la caliza hace que los metales disueltos precipiten.Transformando las sustancias químicas dañinas en inofensivas. Por ejemplo, el hierro puede transformar algunos tipos de solventes ensustancias químicas inofensivas.Estimulando a los microorganismos del suelo a que se alimenten de lassustancias químicas. Por ejemplo, los nutrientes y el oxígeno en lasPRB contribuyen a que los microorganismos crezcan y asimilen mássustancias químicas. Cuando las bacterias metabolizan totalmente lassustancias químicas, las pueden transformar en agua y en gasesinofensivos como el dióxido de carbono o anhídrido carbónico.

La Tabla adjunta muestra los agentes que pueden emplearse en este tipo debarreras, y los contaminantes sobre los que se aplican.





LasBRP eliminan muchos tipos de contaminación subterránea, y funcionanmejor en sitios de suelos arenosos poco compactos con flujo sostenido deaguas subterráneas.

La contaminación no debe encontrarse por debajo de unos 15 metros deprofundidad. Dado que no hay que bombear las aguas subterráneascontaminadas a la superficie, lasBRP pueden resultar más económicas queotros métodos. Hay que eliminar pocos residuos soterrándolos en vertederos,

con lo que también se ahorra dinero. No hay piezas que se rompan niequipamiento sobre la superficie, de modo que los terrenos pueden utilizarsemientras se está llevando a cabo la descontaminación. No se incurre encostos energéticos con las BRP, ya que funcionan con el flujo natural de lasaguas subterráneas.

2.3 La extracción de vapores del suelo y la aireación del suelo

Son dos técnicas diferentes, aunque a menudo complementarias, que seemplean para extraer contaminantes químicos del suelo vaporizándolos. Soncomplementarias porque la primera se emplea por encima del nivel freático,mientras que la segunda se utiliza por debajo de éste.





Combinación de las técnicas de extracción de vapor del suelo y aireación

delsuelo: la primera actúa por encima del nivel freático, y la segunda por debajo.

a. La extracción de vapores (SVE) consiste en la perforación depozos por encima del nivel freático, en los que se genera unvacío, de forma que se bombean los volátiles contenidos en elsuelo (contaminantes). Pueden combinarse con pozos deinyección de aire, ya que esto favorece la evaporación de los

contaminantes. El número de pozos de inyección y de extracciónpara un área contaminada puede variar desde uno a cientos, enfunción de la extensión del problema, y de las características endetalle del área: tipo de suelos, de contaminantes, etc. Losgases que se extraen son recogidos y tratados, de forma que seseparan los contaminantes para su tratamiento posterior oalmacenamiento en condiciones de mayor seguridad.

b. La inyección de aire (air sparging ), consiste precisamente en lainyección de aire en el terreno, por debajo del nivel freático. Enestas condiciones, la aireación del agua subterránea favorece lavaporización de los contaminantes, que son bombeados asuperficie a través de pozos de extracción similares a los deextracción de vapor. La entrada de aire al suelo que suponenestas dos técnicas favorece, además, el desarrollo demicroorganismos bacterianos, que a su vez favorecen la

http://www.uclm.es/users/higueras/mam/sve_as.htm





descontaminación a través de la transformación metabólica delos contaminantes en agua y CO 2. Las instalaciones requeridaspara este tipo de tratamiento son económicas y de fácilmantenimiento, lo que hace que sean bastante empleadas.

2.4 Flushing in situEs una técnica química que se utiliza para eliminar contaminantes de tipoNAPL o DNAPL, inmiscibles con el agua, y que por tanto, no son arrastradospor los flujos acuosos. Esta técnica se basa en la infiltración en el terreno(desde superficie o pozos de inyección), de compuestos químicos quereaccionan con el contaminante, disolviéndolo. Los productos utilizados sonsurfactantes (detergentes) y cosolventes (alcoholes), que se mezclan conagua y se ponen en contacto con el contaminante, y se bombean a superficiea través de pozos de extracción.

La técnica se ve especialmentefavorecida cuando elcontaminante se encuentra en unterreno arenoso en contacto con

otro arcilloso infrayacente.

Sistema de flushing in

situ actuando sobre una porción de suelo contaminado (en rojo). El agua y losreactivos se introducen por el pozo de la derecha, y los productos de lareacción se extraen por el de la izquierda en la imagen.Es una técnica mucho más problemática que las anteriores, dado que implicael manejo e infiltración en el terreno de sustancias químicas (con ciertatoxicidad y coste económico a considerar). Sin embargo, resulta efectivo enmuchas ocasiones, y es la alternativa a métodos ex situ , normalmente demayor coste.

2.5 La oxidación química.Emplea compuestos oxidantes para destruir la contaminación de suelos yaguas subterráneas, transformando ésta en compuestos inocuos, como agua

y CO2. Esta técnica permite destruir muchos combustibles, solventes, yplaguicidas.





La técnica se base simplemente en la introducción en el terreno de losoxidantes, a través de pozos a diversas alturas, sin que sea necesariobombear los productos de la oxidación. No obstante, se observa que seobtiene una mayor efectividad de la técnica si establece un sistema cerrado,

reinyectando lo obtenido por el pozo de extracción: con ello se ayuda a que semezcle mejor el oxidante con los productos que constituyen la contaminación.

Esquema de un dispositivopara oxidación química.

Los productos oxidantesmás utilizados son el agua oxigenada y el permanganato de potasio (demenor coste). También puede emplearse el ozono, aunque su carácter de gas

hace más problemático su manejo. En algunos casos junto con el oxidante seemplea un catalizador, que aumenta el rendimiento del proceso de oxidación.

Por otra parte, la oxidación puede crear el suficiente calor como para hacer hervir el agua subterránea, lo que favorece la movilidad de los contaminantesque no resulten oxidados. En resumen, se trata de una técnica muy adecuadapara actuar frente a determinados contaminantes, sobre todo cuando seencuentran a profundidades considerables, a las que otros métodos nopueden llegar.Ocasionalmente en vez de oxidar es necesario reducir: caso delCr 6+, altamente tóxico, que se reduce mediante sulfitos a Cr 3+, inocuo.

2.6 La electro descontaminación.





Consiste en la movilización de los contaminantes bajo la acción de camposeléctricos. Se basa en la introducción a suficiente profundidad de electrodosen el suelo y la aplicación de una diferencia de potencial. Esto produce unflujo de los contaminantes en medio acuoso siguiendo las líneas del campo

eléctrico. En determinados casos puede ser necesario añadir una fase acuosaque permita o facilite el proceso. La figura 18 muestra un esquema delprocedimiento.

Esquemadel

procesode

electrodescontaminación.

Los mecanismos concretos por los que se produce la movilización de loscontaminantes son los de migración, electro osmosis y electroforesis.

- La migración es una movilización de los contaminantes en formaiónica a favor del campo eléctrico. Representa el movimiento de laspartículas en disolución en el agua intergranular del suelo o subsuelo,sobre la base de su comportamiento iónico.

- La electro osmosis representa el movimiento del líquido en relación alas superficies sólidas del campo eléctrico: se produce una movilizaciónen masa del líquido, como consecuencia de la interacción con lasparedes de los poros. Esto se produce debido a que en las superficiesno equilibradas de las partículas del suelo predominan las cargasnegativas, y atraen al líquido hacia el cátodo, que se comporta como ungran catión





Transporte de un fluido a través de los

poros de una roca mediante electroósmosis.

- La electroforesis corresponde al desplazamiento de partículas coloidalescargadas en suspensión en un líquido. Tiene una importancia muy inferior a lade los dos fenómenos anteriores.

El conjunto de estos mecanismos provoca el desplazamiento de loscontaminantes bajo la acción del campo eléctrico. Los cationes van hacia elcátodo mientras que los aniones lo hacen hacia el ánodo, y ambos sonextraídos posteriormente. El procedimiento tiene la ventaja de que apenas siresulta influenciado por la textura o la permeabilidad del suelo, factoreslimitantes de otras técnicas.

La técnica resulta de aplicación, con buenos resultados, en el caso de sueloscon altos contenidos en metales pesados (Cu, Zn, Pb, As), así como en elcaso de la contaminación por compuestos orgánicos.

2.7 La fracturación

Se emplea a menudo en combinación con otras de las técnicas descritas, yaque se trata de un procedimiento por el cual se induce una fracturación ensuelos o terrenos en general muy compactos, de forma que las técnicas quese basan en la movilización de los contaminantes pueden actuar mejor. Sebasa en dos posibilidades: fracturación hidráulica y fracturación neumática.La fracturación hidráulica utiliza agua, que es bombeada a presión a través depozos. La fuerza del agua favorece la fracturación del material que componeel terreno en cuestión, así como la apertura de las fracturas ya existentes.Para fracturar suelos a profundidades considerables se añade arena al agua,que favorece la fracturación y que las fracturas permanezcan abiertas.





La fracturación neumática utiliza aire a presión para fracturar la roca, y amenudo también favorece la movilización de los contaminantes.

Esquema de un sistema de fracturación neumática, basado en el empleo deaire a presión, para ayudar a la movilización de los contaminantes del suelo.En algunos casos se puede llegar a plantear la utilización de explosivos.

3. Tecnologías de remediación térmicas.Los tratamientos térmicos ofrecen tiempos muy rápidos de limpieza, perogeneralmente son los más caros. Sin embargo, estas diferencias son menoresen las aplicaciones ex situ que in situ. Los altos costos se deben a los costospropios para energía y equipos, además de ser intensivos en mano de obra. Al igual que las tecnologías fisicoquímicas y a diferencia de las biológicas, losprocesos térmicos incluyen la destrucción, separación e inmovilización de loscontaminantes. Los procesos térmicos utilizan la temperatura paraincrementar la volatilidad (separación), quemado, descomposición(destrucción) o fundición de los contaminantes (inmovilización).

Las tecnologías térmicas de separación producen vapores que requieren detratamiento; las destructivas producen residuos sólidos (cenizas) y, enocasiones, residuos líquidos que requieren tratamiento o disposición. Esimportante hacer notar que para ambos tipos de tratamiento, el volumen de

residuos generados que requieren de tratamiento o disposición, es muchomenor que el volumen inicial.





La mayoría de las tecnologías pueden también aplicarse in situ y ex situ.Dentro de las tecnologías térmicas ex situ, principalmente se encuentran laincineración, pirólisis y desorción térmica. Una de las tecnologías que seemplean in situ es el EV mejorado por temperatura.

3.1 Desorción térmica (DT)Los procesos de desorción térmica consisten en calentar (90 a 540 ºC) elsuelo contaminado con contaminantes orgánicos, con el fin de vaporizarlos ypor consiguiente separarlos del suelo. El calor acelera de la liberación y eltransporte de de contaminantes a través del suelo, para posteriormente ser dirigidos hasta un sistema de tratamiento de gases con el uso de un gasacarreador o un sistema vacío. Es un proceso de separación físico nodestructivo. Con base en la temperatura de operación, la DT puedeclasificarse en dos grupos:

Desorción térmica de alta temperatura. Es una tecnología a gran escalaen la cual los desechos son calentados a temperaturas que varíanentre los 320 y los 560 ºC. Frecuentemente se utiliza en combinacióncon la incineración o S/E, dependiendo de las condiciones específicas.

Desorción térmica a baja temperatura. Los desechos se calientan atemperaturas entre 90 a 320 ºC. es una tecnología a gran escala quese ha probado con éxito en el tratamiento de varios tipos de sueloscontaminados con HTP.

La DT puede implementarse por: (i) inyección a través del agua caliente, (ii)inyección de vapor y (iii) calentamiento del suelo por ondas de radio (radiofrecuencia) que producen energía que se transforma en energía térmica.

Aplicaciones. El proceso de DT puede aplicarse en general, para laseparación de los compuestos orgánicos de desechos, así como para sueloscontaminados con creosota e hidrocarburos. Los sistemas de DesorciónTérmica a bajas temperaturas pueden usarse para tratar COV nohalogenados y gasolinas y, con menor eficiencia, para COS. Los procesos deDesorción térmica a altas temperaturas se utilizan para tratar COS, HAP, BPCy pesticidas, pero pueden aplicarse también para COV y gasolinas.





Limitaciones. La presencia de cloro puede afectar la volatilización de algunosmetales como el plomo. Su uso varía en función de la temperatura que puedaalcanzarse durante el proceso seleccionado. Estas tecnologías no sonefectivas en zonas saturadas, suelos muy compactados o con permeabilidad

variable, además de que producen emisiones gaseosas.

Costos. La limpieza de suelos contaminados con hidrocarburos por DT varíaentre 50 y 350 USD/m3. En términos generales, la DT con uso de vapor puedecostar más de 400 USD/m 3.

3.2 Incineración.En los procesos de incineración tanto in situ como ex situ, se utilizan altas

temperaturas de operación que van desde los 870 a los 1 200 ºC, con lafinalidad de volatilizar y quemar compuestos orgánicos y halogenados enpresencia de oxígeno. Generalmente se utilizan combustibles para iniciar elproceso de combustión. Las eficiencias de remoción y destrucción de losincineradores operados adecuadamente exceden el 99.99%. Sin embargo, losgases de combustión generalmente requieren de tratamiento. Existendiferentes tipos de incineradores.

Combustión de lecho circulante (CLC). Utilizan altas velocidades en laentrada de aire, lo que provoca la circulación de los sólidos, creandouna zona de combustión turbulenta favoreciendo la destrucción dehidrocarburos tóxicos. Los incineradores CLC operan a temperaturasmenores que los incineradores convencionales (790 a 880 ºC).Lecho fluidizado. Utiliza aire a alta velocidad para provocar lacirculación de las partículas contaminadas y opera a temperaturas

mayores a 870 ºC.Tambor rotatorio. La mayoría de los incineradores comerciales son deeste tipo, y están equipados con un “dispositivo de postcombustión”, un

extintor y un sistema para el control de emisiones. Son cilindrosrotatorios con una ligera inclinación que opera a temperaturas por arriba de los 980 ºC.

Aplicaciones. Se usa para remediar suelos contaminados con explosivos,residuos peligrosos como hidrocarburos clorados, BPC y dioxinas.





Limitaciones. Es necesario tratar los gases de combustión (dioxinas yfuranos); para el tratamiento de BPC y dioxinas, deben emplearseincineradores fuera del sitio; los metales pesados pueden producir cenizasque requieren estabilización; para tratar metales volátiles (Pb. Cd, Hg, y As)

se necesitan sistemas de limpieza de gases; los metales pueden reaccionar con otros compuestos formando compuestos más volátiles y tóxicos.

Costos y tiempos de remediación. Es un atecnología de corto a largo plazo.Los costos de incineradores fuera del sitio oscilan entre 200 y 1000 USD/ton;para tratar suelos contaminados con dioxinas y BPC los costos van desde los1 500 a 6 000 USD/ton.

3.3 VitrificaciónEl proceso de vitrificación puede llevarse a cabo in situ o ex situ, y utiliza unacorriente eléctrica para fundir los suelos contaminados con temperaturas quevan de 1 600 a 2 000 ºC. Es un proceso de S/E que estabiliza la mayoría delos contaminantes inorgánicos y destruye los orgánicos. El producto de lavitrificación es un material cristalino químicamente estable que no producelixiviados, en el cual dan incorporados los compuestos inorgánicos. Durante el

proceso, las altas temperaturas, provocan la destrucción o remoción de losmateriales orgánicos.

Aplicaciones. La vitrificación es usada generalmente inmovilizar la mayoría delos contaminantes inorgánicos. Sin embargo, se ha probado que el procesotambién puede destruir o remover COV y COS y otros compuestos orgánicoscomo dioxinas y BPC,

Limitaciones. Las limitaciones de la vitrificación son las mismas que seseñalan en los procesos de estabilización/solidificación.

Costos. Los costos de operación de la vitrificación varían en función de loscostos de energía eléctrica, humedad del sitio y profundidad a la que serealice el proceso.

3.4 PirólisisLa pirólisis es la descomposición química de materiales orgánicos inducida

por el calor en ausencia de oxígeno. El proceso normalmente se realiza a





presión y temperaturas de operación mayores a 430 ºC. los hornos y equiposutilizados para la pirólisis pueden ser físicamente similares a los utilizadospara la incineración, pero se deben operara a temperaturas menores enausencia de aíre. Los productos primarios formados de la pirólisis de

materiales orgánicos, en diferentes proporciones de acuerdo con lascondiciones del proceso, son: (i) gases residuales (metano, etano y pequeñascantidades de hidrocarburos ligeros); (ii) condensados acuosos y aceitosos y(iii) residuos sólidos carbonosos que pueden usarse como combustible.

Aplicaciones. Se utiliza para tratar COS y pesticidas. Puede aplicarse paratratar BPC, dioxinas, desechos de alquitrán y pinturas, suelos contaminadoscon creosota y con hidrocarburos. Ha mostrado buenos resultados en laremoción de BPC, dioxinas, HAP y otros compuestos orgánicos, la pirólisis noes efectiva para destruir o separar compuestos inorgánicos de un suelocontaminado.

Limitaciones. Se requieren tamaños de partícula específicos y manipulacióndel material; altos contenidos de humedad (mayor a 1%) aumentan los costos;los medios son metales pesados requieren estabilización; es necesario los

gases de combustión.





Cuadro comparativo de ventajas y desventajas de los tratamientos biológicos,fisicoquímicos y térmicos.

4. Trenes de tratamiento.En algunos casos, dos o más tecnologías innovadoras o tradicionales puedenusarse juntas en lo que se conoce como “trenes de tratamiento”. Estos trenes

de tratamiento son procesos integrados o bien, una serie de tratamientos quese combinan en una secuencia para proporcionar el tratamiento necesario. Engeneral, los trenes de tratamiento se emplean cuando no todos loscontaminantes en un medio particular, pueden tratarse con una sola

tecnología.

Por ejemplo, un suelo contaminado con compuestos orgánicos y metalespuede tratarse primero por biorremediación para eliminar los compuestosorgánicos y después por S/E para reducir la lixiviación de los metales. Enotros casos, un tren de tratamientos pueden usarse para: (i) hacer un mediomás fácilmente tratable por una tecnología subsecuente; (ii) para reducir lacantidad de desechos que necesitan un tratamiento posterior con una





tecnología subsecuente y más costosa; (iii) para disminuir el costo total deltratamiento.

Selección de una tecnología de remediación.

Para realizar un tratamiento más eficiente de suelo contaminado concaracterísticas particulares y decidir que técnica de remediación es la másapropiada se debe tomar en consideración:

a. Las características ambientales, geográficas, demográficas,hidrológicas y ecológicas del sitio.

b. El tipo de contaminante (orgánico o inorgánico), la concentración y lascaracterísticas fisicoquímicas.

c. Las propiedades fisicoquímicas del suelo a tratar.d. El costo de las posibles técnicas a aplicar.





Capítulo III(Caso Práctico)





REMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS POR HIDROCARBUROSMEDIANTE BIOPILAS

La limpieza de suelos impactados con hidrocarburos, mediante biopilas constituyeuno de los métodos de biodegradación ex – situ más eficaces para ladescontaminación de este tipo de suelos.

El fundamento del biotratamiento es relativamente sencillo. Consiste en potenciar labiodegradación de los hidrocarburos, que de forma natural se produce en el suelo,como consecuencia de la existencia de microorganismos autóctonos (bacterias,hongos, levaduras, etc.) degradadores. Por lo tanto, para que el sistema tenga éxitohay que asegurar que los suelos de forma natural presentan un adecuado volumende población bacteriana y que las condiciones ambientales dentro de la biopila sonlas adecuadas (humedad, temperatura, pH, contenido en nutrientes, toxicidad, etc.).

CASO PRÁCTICO

La localización del caso práctico expuesto, corresponde a un determinadoemplazamiento en el que durante más de 70 años se llevó a cabo una importanteactividad industrial y en la que, se produjeron derrames y pérdidas de combustibles(aceites hidráulicos, fuel oil y diesel) desde 11 tanques enterrados y en lainfraestructura de distribución de aquellos.

Tras completar las correspondientes labores de caracterización ambiental del

subsuelo para establecer la tipología de los contaminantes, grado de afección y suextensión espacial, se procedió a la elaboración de un estudio de evaluación deriesgos , que ha servido de base para establecer los objetivos de limpieza parasuelos y aguas subterráneas en el emplazamiento para un uso industrial, seprocedió a evaluar las distintas alternativas de remediación del emplazamiento, enbase a criterios de coste, tiempo necesario para alcanzar los objetivos,condicionados ambientales, etc.

Una vez analizadas distintas alternativas de limpieza (landfarming, lavado de suelos,vertedero, etc.), se optó por la excavación selectiva de suelos y su posterior tratamiento mediante biop ilas aireadas .

Con carácter previo a la redacción del Proyecto de Remediación , se realizaronensayos debiotratabilidad , cuyo objetivo fue determinar la capacidad del suelocontaminado a ser biodegradado yestablecer qué condiciones eran las más óptimaspara el tratamiento. Los ensayos fueron realizados en el laboratorio del GIRO (Gestió Integral de ResidusOrgánics).

Los ensayos de biotratabilidad (imagen 1), se dividieron en dos tipos:

Ensayos de Nivel I: centrados en determinar las principales característicasfísico-químicas del suelo





(pH, conductividad, capacidad de campo, COT, contenidos ennutrientes, etc.).

Ensayos de Nivel II: destinados a profundizar más en los aspectos de labiodegradación. Se distinguen

3 grandes grupos de ensayos realizados dentro del Nivel II:

Respirometrías. Determinación de hidrocarburos. Determinaciones microbiológicas.

Los resultados obtenidos de losensayos de biotratabilidad fueronconcluyentes, indicando que los sueloseran potencialmente biodegradables,presentando unas condicionesfísicoquímicas adecuadas para labiodegradación de hidrocarburos(TPH).No presentaban toxicidad inherente queinhibiese la actividad metabólica de lapoblación microbiana autóctona.

Imagen 1. Ensayo de biotratabilidad enmicrocosmos, 14 viales (7 tipos diferentesde condiciones por duplicado).

Comprobada la potencialidad de los suelos a ser biodegradados, se realizó elproyecto de remediación que incluye el diseño constructivo de las biopilas.

Característic as c on stru ctiv as de las bio pilas

La geometría de las biopilas corresponde a una pirámide truncada de base rectangular de 37 m delargo por 28 m de ancho y 2 metros de altura, capaz de contener unos 1.800 m³ de suelos.

Las biopilas cuentan con una sub-base (imagen 2) de material seleccionado limoarcilloso, compactado y nivelado que actúa como cimiento de las mismas. Por encima de esta sub-base y apoyado sobre unamanta geotextil, se ha dispuesto una geomembrana (imagen 3) de polietileno de altadensidad (PEAD) de 1,5 mm de espesor y con termosoldadura doble, para garantizar la impermeabilización de la base e impedir la posible

Imagen 2. Com pactación de la sub -base . lixiviación de contaminantes. Para concluir, encimade la lámina de PEAD se ha colocado una capa de drenaje (imagen 4) compuesta

por gravas silíceas subredondeadas y un tubo de drenaje central.

La construcción se completó con la instalación del sistema de recogida de lixiviados





y de aireación compuesto por 5 ramales de inyección (imagen 6) y una soplante degran capacidad.

Imagen 3. Colocación de la lámina de impermeabilización.Imagen 4. Extendido del material drenante y sujeciónde la lámina de PEAD con bordillos de hormigón.

Simultáneamente a la construccióndel cimiento de las tres biopilas, serealizaron las excavaciones de lossuelos, para después someterlos alproceso de homogeneización,desterronado, aireación (imagen 5)y adición de nutrientes. Concluida esta etapa, clave en elproceso, se procedió a colocar lossuelos contaminados sobre elcimiento de las tres biopilas hastaconfigurar la geometría proyectaday finalmente se cubrierontotalmente con láminas de PEAD,para evitar su erosión y laalteración de sus propiedadesfísico-químicas por las condicionesmeteorológicas.

Imagen 5. Aireación mecánica de los suelos.





Finalizada la cubrición de las biopilas (imagen 7) semanalmente se procede aregistrar mediante un detector multiparamétrico el contenido de CO2, O2, COV’s yLEL desde puntos de monitoreo de gases instalados en las biopilas para tal fin(imagen 10).

La evolución del contenido en CO2 y O2 en el gas intersticial del interior de la biopilaconstituye un buen índice de la marcha de la biodegradación, ya que el hidrocarburoabsorbido en el suelo es potencialmente biodegradado por las bacterias ymicroorganismos existentes en el subsuelo, mediante el consumo de oxígeno(metabolismo orgánico o respiración aeróbica). En el proceso, las bacteriasconsumen oxígeno para degradar las moléculas de carbono-hidrógeno, liberandoCO2 y agua.

Imagen 6. Ramales de inyección en biopilas 2 y 3. Imagen 7. Aspecto del talud lateral de labiopila 2 tras

su cubrición, fijación y atado.

Con periodicidad mensual serealizan muestreos con handauger desde la parte superior de cadabiopila (imágenes 8 y 9) con objetode comprobar la concentración dehidrocarburos de los suelos y

establecer el grado debiodegradación alcanzado.

Imagen 10. Detalle de mediciónde la calidad del aire intersticial

mediante detector PID.





Durante el proceso de remediación, se han llevado a cabo exhaustivos controlesanalíticos con objeto de verificar en todo momento el estado de consecución de losobjetivos de limpieza fijados. De esta manera se han realizado muestreos enparedes y fondo durante el proceso de excavación selectiva de los suelos, que hanayudado a fijar los límites de actuación.

Además se han tomado muestras para la determinación del contenido enhidrocarburos (TPH C10-C40) durante la homogeneización de los suelos,mensualmente durante el proceso de biodegradación en el interior de las biopilas (t0,t30, t60, t90 y t120) y durante el desmontaje y/o relleno de los huecos de excavacióncon los suelos remediados (comprobación final de objetivos).

Todas las determinaciones analíticas del contenido en TPH se han realizado en elLaboratorio de Medio Ambiente de GEOTECNIA 2000 (Grupo ATISAE) mediante

cromatografía de gases y detección FID, mediante procedimiento interno basado enlas normas: ISO 16703:2004 Soilquality – “Determinationof content of hydroca rbon intherange C10 to C40 by gas chromatography” y 8015D“Nonhalogenatedorganicsusing GC/FID” . ÓN DERERE SUELOS CONTAMINADAS PORHIDROCARBUROS MEDIANTEBIOPILASCASO PRÁCTICO

Con objeto de cuantificar la población microbiana (análisis microbiológico)heterótrofa total y la degradadora de alcanos, se realizaron una serie de muestreossobre los suelos de las biopilas para t = 0 días y t = 60 días de tratamiento.





La población heterótrofa total representa la población aerobia viable delsuelo, e informa de si el tratamiento de bioestimulación aplicado a labiopila implica, inicialmente un incremento de biomasa microbiana comoconsecuencia de un efecto de bioestimulación positiva, y a largo plazo,una disminución de la población microbiana total como final del proceso debioestimulación y la certificación de que no se ha generado más biomasamicrobiana que en un principio. Este dato es importante de cara a laadministración como demostración de que el tratamiento debioestimulación no ha implicado un incremento irreversible de la biomasamicrobiana del suelo, y por lo tanto no implica la generación de un nuevoresiduo a gestionar.

La población degradadora de alcanos representa la fracción de lapoblación total (heterótrofa) que realmente está implicada en labiodegradación de los TPH del suelo. El mantenimiento o incremento de lapoblación microbiana degradadora de alcanos indica que se mantiene laactividad degradadora en el suelo y por lo tanto se puede mantener labiopila en funcionamiento en aquellas condiciones ensayadas.

En la tabla 1 y gráfico 1, se recogen los resultados de la cuantificación de lapoblación heterótrofa total y degradadora de hidrocarburos para cada uno de lossuelos de 3 biopilas y para t = 0 y 60 días.

Gráfico 1. Evolución de las poblaciones microbianas heterótrofas totales,degradadoras de hidrocarburos y ratio de población degradadora en cada biopilapara los primeros 60 días de incubación.





Es importante destacar que la biopila 1 fue muestreada para t = 0 justo antesde la adición de los nutrientes, mientras que las biopilas 2 y 3 fueronmuestreadas 7 días y 15 días después de la adición de nutrientesrespectivamente.

Analizando los resultados se llegó a las siguientes conclusiones:

Los resultados obtenidos indican que las biopilas 1 y 3, durante el primer muestreo (t = 0), presentaron una población heterótrofa total similar delorden de 106 microorganismos por gramo de suelo, mientras que labiopila 2 incrementó la población total hasta valores de 108microorganismos totales por gramo de suelo.

La adición de nutrientes previamente realizada en la biopilas 2 y 3implicó un incremento en la proporción de población degradadora,pasando del 21,11 % (inicial del suelo en la biopila 1), hasta alcanzar valores del 52,58 % y 42,96 % en las biopilas 2 y 3 respectivamente.

A destacar el efecto positivo de la adición de nutrientes a corto plazo (7 y15 días de incubación para las biopilas 2 y 3 respectivamente) en elincremento de la población degradadora, promoviendo alcanzar valoresdel orden de 108 y 106 microorganismos degradadores por gramo desuelo en las biopilas 2 y 3, representando un 53 % y 43 % de lapoblación total respectivamente.

Es relevante que, tras 60 días de incubación, las biopilas 2 y 3 hanperdido población microbiana degradadora de hidrocarburos en un factor de 385 y 33 respectivamente, mientras que apenas ha disminuido la





población degradadora en la biopila 1.

En las 3 biopilas, la población degradadora encontrada tras 60 días deincubación representa un 3-7 % de la población total, valor inferior alinicial encontrado en la biopila 1 (21% inicial).

Asimismo significar que la población total en las 3 biopilas se hahomogenizado a valores del orden de 106 microorganismos por gramode suelo, valores parecidos a los iniciales antes de la adición denutrientes (biopila 1 para t = 0).

La adición de nutrientes ha permitido mejorar el potencial biodegradador de la población microbiana del suelo a corto plazo (plazo 0-15 días).

Los gráficos 2, 3 y 4 representan la evolución de las concentraciones delos suelos en cada una de las biopilas, a lo largo del proceso debiodegradación. Se aprecia, como a medida que avanza la remediación,se reduce la variación del rango de concentraciones para cada periodode muestreo.





Atendiendo a los valores máximos de concentración en cada periodo demuestreo (homogeneización, t = 0, t = 30, t = 60, t = 90 y t = 120 días), secomprueba que el porcentaje de reducción de la contaminación se sitúa en el75,85 % para los suelos de la biopila 1, en el 82,94 % en los de la biopila 2 y enel 65,66 % para la biopila 3.

Atendiendo a la tasa de biodegradación (reducción de la concentración dehidrocarburos absorbidos en el suelo a lo largo del tiempo) obtenida en cadauna de las 3 biopilas, se llega a la siguiente conclusión:

La tasa se ha mantenido estable desde aproximadamente los primeros40 días de incubación, a un ritmo de reducción de 24 ppm/día en labiopila 1, 100 ppm/día en la biopila 2 y 64 ppm/día en la biopila 3.

Las tasas de biodegradación calculadas en cada biopila, se

correlacionan perfectamente con los contenidos de población bacterianaobtenidos en cada una de ellas. Se ha podido confirmar la gran ayuda al proceso de degradación que

representa el aporte de nutrientes a los suelos para favorecer elcrecimiento bacteriano.

Se establecen 3 etapas en el proceso de biodegradación: una inicial,denominada de adaptación, que ocupa los primeros 30-40 días deincubación (periodo de ajuste y de crecimiento de la población bacteriana),una segunda de biodegradación intensa, en donde se alcanza una tasa dedegradación estable y una tercera y última, en la que se agotan losnutrientes, decrece la población bacteriana y se reducen considerablementelas tasas de biodegradación.

Por último, el gráfico 5 recoge una serie de cromatogramas superpuestos,correspondientes a muestras tomadas en distintos momentos a lo largo deltratamiento:

Gráfico 5. Superposición de cromatogramas.





Muestra tomada durante la homogeneización de los suelos.

Muestra tomada en la biopila para t = 30 días de tratamiento.



La reducción de los distintos compuestos del aceite hidráulico causante de laafección de los suelos es progresiva, hasta situarse la concentración en valoresmuy próximos a los objetivos de uso residencial de la parcela (1.900 mg/Kg).





Capítulo IV





RESULTADOS

Se logró desarrollar cada una de las diferentes tecnologías deremediación de suelos.

Se conoció las ventajas y desventajas de cada una de las técnicas deremediación.Se pudo conocer de experiencias de remediación de suelos en otrospaíses.Se brindó información, de los muchos beneficios que trae el remediar lossuelos contaminados.





Capítulo V





5. Conclusiones.

Los suelos pueden contaminarse con una cantidad muy grande

de compuestos químicos, y el comportamiento del contaminanteen el suelo depende tanto de sus propiedades químicas como delas propiedades físico-químicas del suelo. Los metales pesadostienden a permanecer en el suelo durante mucho tiempo, llegandoa estar hasta siglos en algunos casos.Los contaminantes orgánicos pueden ser degradadospotencialmente por microorganismos del suelo. La velocidad a la

que se produce este fenómeno puede ser de días, años y hastadécadas. Algunos de los compuestos químicos altamentepersistentes como los PCB, dioxinas y PAH pueden permanecer durante más de veinte años; sin embargo, generalmente seobserva que la mayoría de los contaminantes orgánicospersistentes no son inmediatamente absorbidos por las plantas.La ingestión de suelo contaminado es posiblemente una vía de

adquisición más importante que la acumulación en cultivos.Los factores principales que regulan la adsorción de loscontaminantes por el suelo son el pH y la mineralogía para losmetales pesados, y el contenido en materia orgánica para lassustancias químicas orgánicas. Los terrenos contaminados conresiduos industriales pueden contener grandes cantidades demateriales no edafológicos, como restos de materiales deconstrucción, y también un número de huecos y grietas quepuedan facilitar el movimiento hacia la capa freática.Es importante recordar que ni siquiera en los países avanzadostecnológicamente es imposible evitar algunas formas decontaminación del suelo”. (Harrison, 2003, p. 245)





Capítulo VI





Recomendaciones.

Para realizar un tratamiento más eficiente de suelo contaminado concaracterísticas particulares y decidir que técnica de remediación es lamás apropiada se debe tomar en consideración:

Las características ambientales, geográficas, demográficas, hidrológicasy ecológicas del sitio.

El tipo de contaminante (orgánico o inorgánico), la concentración y lascaracterísticas fisicoquímicas.

Las propiedades fisicoquímicas del suelo a tratar.

El costo de las posibles técnicas a aplicar.Se recomienda usar la flora y fauna del sector donde se produjo lacontaminación y procurar no usar especies del sector exsitu.

Es necesario realizar los procesos de remediación en sitios en donde lascondiciones atmosféricas se controlen de tal manera que no afecten alproceso de remediación.

Se recomienda usar el método de fitorremediacion solo como técnica

complementaria.

A continuación se muestra un cuadro con distintos proyectos deremediación de suelos realizados en Estados Unidos, los que seríanrecomendable tomar en cuenta, para proyectos futuros.





BIBLIOGRAFIA.

Volke, T. y Velasco, J. (2002) Tecnologías para remediación para

suelos contaminados. México D.F. Instituto Nacional de Ecología(INE-SEMARNAT).

Harrison, R. (2003) El medio ambiente. España, Zaragoza: Acribia, S.A.

Chaney, R.; Bronw, S.; Ying-Ming, L.; Angle, J.S.; Homer, Z.;Green, C. (1995).Potential use of hyperaccumulators. MiningEnvironmental Management, 3: 9-11.

ITGE (1995). Contaminación y depuración de suelos.Publicaciones del ITGE. 330 pg.

Reeves, R.D.; Baker, A.J.M.; Brooks, R.R. (1995).Abnormalaccumulation of trace metales by plants. Mining EnvironmentalManagement, 3: 4-8.

USEPA - Technology Innovation Office.Hazardous waste cleanupinformation. http://www.cluin.org

USEPA – ORD. In situ treatment of soil and groundwater contaminated with Chromium. Technical resourceguide.EPA/625/R-00/005, Octubre 2000.

USEPA – ORD. Manual – Ground-water and leachate treatmentsystems. EPA/625/R-94/005, Enero 1995.

US DOE – Office of Environmental Management.Remediationtechnology

descriptions. http://www.em.doe.gov/define/techs/remdes2.html

http://www.cluin.org/



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ANEXOS